与其他部门相比,航空的排放可能看起来很小,它们的快速增长显着影响气候变化,这会因阻碍该行业中的减少温室气体的技术和运营挑战而加剧。6,8要满足2050年《巴黎协定》设定的零排放目标,所有行业都需要做出重大改变,尤其是宣传。航空由于其复杂性和高能消耗而面临独特的挑战。虽然运输部门在很大程度上朝着可再生能源方向发展,但主要通过车辆的电气隔离,但由于安全关注,能量密度有限,基础设施限制,用于充电,电池重量和ight范围限制,这种方法对于航空而言是不可行的。9 - 12要达到宣布的政策承诺中概述的净零释放场景,国际能源局(IEA)估计,SAF必须到2030年到2030年的15%的航空燃料需求。13
1。引言化石燃料一直是全球能源组合的关键组成部分,几个世纪以来提供了世界上大部分的电力和运输燃料(Zhang等,2023)。然而,化石燃料的使用也是温室气体排放的重要原因,这是气候变化的主要原因(Ma等,2023)。由于世界面临减少温室气体排放并过渡到低碳经济的迫切需求,化石燃料的未来越来越不确定。本文的目的是在低碳世界的背景下深入化石燃料行业的复杂而动态的景观。在以下各节中,我们将概述化石燃料的历史,定义和当前状态,从而强调它们在全球能源组合中的重要性。在研究行业面临的挑战时,我们不能忽略气候的紧迫问题
鼓励使用可持续航空燃料被视为减少排放和实现航空碳中和的重要因素。其他因素包括市场化措施、简化空中交通管理。替代推进技术和飞机(例如电动飞机)的发展也可能开始为这些努力做出贡献,因为这些技术尚未成熟到足以在未来几十年内投入商业使用(见下文“电动飞行”文本框),可持续航空燃料被认为在短期内最有可能减少排放。 2 这些燃料也称为“直接替代”替代燃料,可以在不改变现有基础设施和为使用传统航空燃料而设计的飞机机队的情况下使用。可持续航空燃料的类型
在2017年,来自斯洛文尼亚的玻璃制造商Steklarna Hrastnik开始了一个项目,以优化能量转化率,以取代用于用氢(Operh2)的工业玻璃融化的化石燃料的份额。项目引入了可再生能源(使用太阳能电池),绿色氢气的生产和存储以及后者向天然气饲料中的部分添加,以迈出更新性的第一步。该系统在2020年成功进行了委托,实验结果表明,与氢气燃料燃料混合物融化玻璃的能量灵活性具有显着的潜力。演示设想了从不可再生天然气到氢的完整燃料升起,同时考虑了运营的灵活性,产品质量和制造的盈利能力。系统组件以200 kg /day容量(TRL 7)的小型工业演示进行检查。
使用电动燃料 (e-fuels) 可以实现二氧化碳中性移动性,因此可以为化石燃料发动机或电池供电的电动机提供替代方案。本文比较了费托柴油、甲醇和以低温液体 (LH 2 ) 或液态有机氢载体 (LOHC) 形式储存的氢气的成本效益。这些燃料的生产成本在很大程度上取决于能源密集型的电解水分解。在德国生产 e-fuels 的选择可以与国际上具有优良可再生能源收集条件、因此平准化电力成本非常低的地区竞争。我们开发了一个涵盖整个过程链的数学模型。从生产所需的资源(如淡水、氢气、二氧化碳、一氧化碳、电能和热能)开始,随后进行化学合成、运输到德国的加油站,最后在车辆中利用燃料。我们发现生产地点的选择会对使用相应燃料的移动成本产生重大影响。尤其是在柴油生产的情况下,所应用的可再生能源满负荷小时数所驱动的平准化电力成本具有巨大影响。与其他技术相比,基于 LOHC 的系统对电力来源类型的依赖性较小,因为它的电力消耗相对较低,加氢装置的成本也较低。另一方面,运输路线的长度和加油站基础设施的价格显然增加了 LOHC 和 LH 2 的移动成本。关键词:电动燃料、氢气利用、氢气进口、LOHC、移动性
氢能技术是实现交通领域脱碳的重要推动因素。它们保持了与传统发动机相同的运行灵活性:长续航里程、短加油时间。氢气特别适合重载、高能耗和恶劣的操作条件。车辆可以在所有气候条件下全天候运行而不会产生能量损失。氢动力汽车已在各种运输应用中投入使用或正在开发中:轻型商用车、乘用车、公共汽车、长途客车、卡车(包括矿车和垃圾车)、半挂车、物料搬运设备、正面吊、无人机(UAV)、自动导引车(AGV)、建筑设备(如挖掘机)、火车(区域旅客列车、调车机、机车)、自行车或场内拖拉机。在海运领域,目前正在考虑基于氢的解决方案(如氨、甲醇、液态有机氢载体 (LOHC) 和合成甲烷)以及液态氢或压缩氢。
本报告是在 Roland Roesch(IRENA 创新和技术中心主任)和 Ricardo Gorini 的指导下编写的。作者包括 Chun Sheng Goh、Ricardo Gorini(IRENA)、Kan Ern Liew、Zoe Tay Hui Yee、Arunchelvi Manie、Long Lit Chew 和 Farah Ezati Saindi(顾问)。本报告受益于 IRENA 同事 Maisarah Abdul Kadir、Carlos Ruiz、Jinlei Feng 和 Paul Komor 的审查和意见。本报告还受益于来自印度尼西亚新可再生能源和能源保护总局、马来西亚能源转型和水资源转型部、菲律宾能源部、泰国替代能源开发和效率部以及东盟能源中心的利益相关者和专家的宝贵审查和贡献。IRENA 谨感谢日本政府对 IRENA 在本报告基础上开展的工作的支持。出版支持由 Francis Field 和 Stephanie Clarke 提供。报告由 Stefanie Durbin 编辑,设计由 Phoenix Design Aid 提供。
虽然这些燃料目前已在商用飞机上使用,但它们的使用仅限于与煤油的低混合,全球使用量低于 0.1%。预计这些燃料可以为 2050 年航空碳排放减少提供最大的机会,但要实现这一目标,需要进行前所未有的扩大。本文介绍了传统航空燃料和可持续航空燃料之间的差异、SAF 燃烧对排放的有益优势以及将其在飞机上的使用率提高到 100% 所面临的挑战。本文认识到增加 SAF 供应并将该行业从当今早期的 SAF 促进阶段转变为成熟的扩大阶段所面临的挑战。最后,它为利益相关者在开始或扩大其 SAF 之旅时提供了建议。这项工作基于广泛的文献综述和对机场、燃料供应商、学者和制造商的采访。
1.7一些原料是部分生物学的,部分原料,因此成品燃料将是部分生物燃料,零件化石燃料。也有可能在RTFO下作为RCF符合化石燃料的一部分,在这种情况下,化石部分应进一步分为RCF和非RCF(化石)部分。同样,如果部分燃料的能量输入是由RFNBO提供的(例如来自可再生能源的电解氢),那么成品燃料的比例将是RFNBO。本指南专门适用于RCF部分的燃料部分。对于归因于原料的生物学部分或化石部分的非RCF部分的燃料部分,报告各方应遵循RTFO合规指南。归因于RFNBO的任何燃料的任何部分均应遵循RTFO RFNBOS的指南。